CN105133093B - 一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法 - Google Patents

一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法 Download PDF

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Abstract

一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法，属于纺丝技术领域，包括以下步骤：1）、对氨纶废丝进行熟化处理，在N2气的环境下加温并保温；2）、将氨纶废丝粉碎成纤维长度≤30mm的氨纶废丝超短纤维；3）、对氨纶废丝超短纤维进行烘干，并使氨纶废丝超短纤维具有一定的含水率；4）、在反应釜内加入DMAC、氨纶废丝超短纤维，得到特性稳定的纺丝原液；5）、纺丝原液经过过滤、脱泡、熟成、纺丝、加捻、上油、卷绕，获得成品氨纶丝。通过本方法生产出的再生氨纶丝性能指标稳定及纺丝速度高。本方法通过熟化以及对氨纶废丝含水率的控制，提高了氨纶废丝的稳定性，从而减少了断丝等情况的发生，有效提高氨纶丝的纺丝速度及一等品率。

Description

一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法
技术领域
本发明属于纺丝技术领域，具体涉及为一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法。
背景技术
氨纶是一种含聚氨基甲酸酯大于85%的具有线形链段结构的高分子化合物制成的弹性纤维，由于其具有其他纤维无法比拟的优点,如比重轻、断裂强度高、断裂伸长高、弹性回复好等，氨纶纤维在各种领域得到了广泛的应用。
生产氨纶主要采用的工艺是干法纺丝，干法纺丝产量约为世界氨纶总产量的80%。采用干法纺丝生产氨纶的主要流程如下：聚醚二醇与二异氰酸酯以1：2的摩尔比在一定的反应温度及时间条件下形成预聚物，预聚物经溶剂溶解后，再加入二胺进行链增长反应，形成嵌段共聚物溶液，再经加入助剂后混合、过滤、脱泡等工序，制成性能均匀一致的纺丝原液。然后用计量泵定量均匀地压入喷丝头，纺丝液从喷丝板毛细孔中被挤出形成丝条细流，进入纺丝甬道。甬道中充有热空气(或热氮气)，使丝条细流中的溶剂迅速挥发，并被空气(或氮气)带走，丝条浓度不断提高直至凝固，同时氨纶一般为复丝，在凝固前经过加捻器将其抱合，最后上油，卷绕成一定的卷装。
一般的干法纺丝，都会产生氨纶废丝。现有技术中对氨纶废丝的处理一般是丢弃不再利用，偶有回收利用氨纶废丝再生为正常氨纶丝的方法，但存在着能耗和物耗高，合格率低的问题，成品稳定性不能达到要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法。
本发明实现其目的采用的技术方案如下。
一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法，包括以下步骤：
步骤1）、对氨纶废丝进行熟化处理，在N2气的环境下加温并保温；
步骤2）、将氨纶废丝粉碎成纤维长度≤30mm的氨纶废丝超短纤维；
步骤3）、对氨纶废丝超短纤维进行烘干，并使氨纶废丝超短纤维具有一定的含水率；
步骤4）、在反应釜内加入DMAC、氨纶废丝超短纤维，得到特性稳定的纺丝原液；
步骤5）、纺丝原液经过过滤、脱泡、熟成、纺丝、加捻、上油、卷绕，获得成品氨纶丝。
作为优选，步骤2）中，氨纶废丝粉碎温度控制在0℃~10℃。
作为优选，步骤4）中，DMAC和氨纶废丝超短纤维在反应釜内的反应条件为：温度为50℃~100℃，反应时间为5~10小时。
作为优选，步骤4）中，所述DMAC为氨纶废丝超短纤维质量的1~3倍。
作为优选，步骤5）中，所述过滤采用烛式过滤器过滤，所述烛式过滤器的过滤网为400目的金属纤维烧结毡过滤网。
作为优选，步骤5）中，所述脱泡为真空脱泡，时间15~20分钟。
作为优选，步骤1）中，对氨纶废丝进行熟化处理，将质量分数为1%的封端型聚醚改性聚硅氧烷的水溶液雾化并喷向氨纶废丝，在N2气的环境下加温到70℃~120℃并保持12~17小时；所述封端型聚醚改性聚硅氧烷为氨纶废丝的质量的2%~10%。
作为另一种优选，步骤1）中，对氨纶废丝进行熟化处理，在N2气的环境下加温至70℃~120℃并保温12~17小时。
作为优选，步骤3）中，对氨纶废丝超短纤维进行烘干，控制水分，使氨纶废丝超短纤维的含水率在0.2%~1.0%。
作为优选，步骤1）中，湿度控制在10%~35%。
本方法具有以下有益效果：
1.通过本方法生产出的再生氨纶丝性能指标稳定及纺丝速度高。本方法通过熟化以及对氨纶废丝含水率的控制，提高了氨纶废丝的稳定性，从而减少了断丝等情况的发生，有效提高了氨纶丝的纺丝速度及一等品率；
2.本方法的操作步骤简便，对环境污染少。本方法使用熟化工艺调和氨纶废丝的性能状态并配合独特的粉碎工艺剥离氨纶废丝表面附着的助剂及异物，根据氨纶废丝与助剂及异物的质量差异一次性完成分离工作。因此，本发明无需使用清洗剂，避免了清洗剂对于氨纶废丝性能的不利影响，节省了工艺成本及清洗用水的污染；
3.本方法无需使用助剂，助剂包括：反应终止剂、抗老化剂、纤维成型剂等。本发明避免了因助剂副反应对氨纶丝物化性能的影响，同时节省了生产成本及缓解了助剂对环境的影响；
4.本方法无需添加新鲜正常的纺丝原液。传统的方法中，新鲜纺丝原液和氨纶废丝混合，用以提高氨纶丝的稳定性。本方法生产的再生氨纶丝，性能指标稳定符合行业标准及下游客户要求，无需添加新鲜的纺丝原液。本发明工艺简单，投资少，既解决了环境污染问题，又获得了较高的经济效益。
具体实施方式
以下通过实施例进一步阐述本发明的具体实施方式，未述及之处适用现有技术，但本发明不受实施例的限制。
实施例一：
一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法，包括以下步骤：
步骤1）、对氨纶废丝进行熟化处理，在N2气的环境下加温到120℃并保持12小时,湿度控制在10%。
步骤2）、在10℃左右，将氨纶废丝粉碎成纤维长度≤30mm的氨纶废丝超短纤维。
粉碎前，助剂及异物附着于氨纶废丝；粉碎后，氨纶废丝超短纤维与助剂、异物分离。助剂、异物在体积和重量上小于超短纤维，因此，可以通过负压过滤器进一步净化超短纤维，当然，也可以通过其他方式分离两者。例如，粉碎时，助剂和异物漂浮，可通过控制风速以及设置过滤网的方式分离两者。因此，氨纶废丝在粉碎成短纤的同时，完成了氨纶废丝表面附着的助剂和杂物的剥离。
本方法采用了常温粉碎的方法，控制温度在0℃~10℃，一方面，对于经过熟化处理的氨纶废丝，此温度范围内的粉碎效果好，另一方面，相对于低温粉碎，节省了能源以及设备的支出，降低了工艺参数要求，使得本方法易于推广。
步骤3）、对氨纶废丝超短纤维进行烘干，控制水分，使氨纶废丝超短纤维的含水率在0.2%。
传统的烘干方法，对于氨纶废丝超短纤维的含水率没有要求。申请人创设性的发现，含水率对于氨纶纤维成品的性能具有直接的影响，当单个氨纶废丝超短纤维间的含水率差异较大或者含水率过高或过低，都将降低成品纤维的良率。而当含水率控制在0.2%~1.0%时，氨纶废丝超短纤维的稳定性较高，个体化差异小，避免了断丝等情况的发生，可纺性高，提高了成品的稳定性，良率高。在此含水率的氨纶废丝超短纤维干热收缩率小，断裂强度强。此处含水率为绝对含水率。
步骤4）、在反应釜内加入DMAC、氨纶废丝超短纤维，在50℃下反应5小时得到特性稳定的纺丝原液；所述DMAC和氨纶废丝超短纤维的质量比为3：1。
DMAC，学名二甲基乙酰胺，作为溶剂使用。
步骤5）、经过过滤、脱泡、熟成、纺丝、加捻、上油、卷绕，获得成品氨纶丝。
所述过滤采用烛式过滤器过滤，所述烛式过滤器的过滤网采用400目的金属纤维烧结毡过滤网。烛式过滤器能过滤原液中的凝胶以及颗粒。将过滤网设置为400目，除了过滤的功能外，还能起到控制气泡大小的作用。400目的过滤网能将大气泡分割为小气泡，即使小气泡进入甬道后出现气爆也不至于断丝。金属纤维烧结毡过滤网的过滤阻力只有传统过滤网的三分之一，有利于缩短通流时间。
所述脱泡为真空脱泡15~20分钟。脱泡前，纺丝原液中存在气体，如果不进行排除，会在纺丝组件的喷丝板出口处形成气爆导致丝线断裂。因此，本方法在纺丝之前，采用了真空脱泡方式，排除纺丝原液中的气体。
所述纺丝为将原液输送至喷丝装置，在高温甬道中，溶剂挥发，原液固化，获得氨纶。
实施例二：
一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法，包括以下步骤：
步骤1）、对氨纶废丝进行熟化处理，在N2气的环境下加温到70℃并保持17小时，湿度控制在35%。
步骤2）、在0℃左右，将氨纶废丝粉碎成纤维长度≤30mm的氨纶废丝超短纤维。
步骤3）、对氨纶废丝超短纤维进行烘干，控制水分，使氨纶废丝超短纤维的含水率在1.0%。
步骤4）、在反应釜内加入DMAC、氨纶废丝超短纤维，在100℃下反应10小时得到特性稳定的纺丝原液；所述DMAC和氨纶废丝超短纤维的质量比为1：1。
步骤5）、经过过滤、脱泡、熟成、纺丝、加捻、上油、卷绕，获得成品氨纶丝。
其余与实施例一相同，不再赘述。
实施例三：
一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法，包括以下步骤：
步骤1）、对氨纶废丝进行熟化处理，将质量分数为1%的封端型聚醚改性聚硅氧烷的水溶液雾化并喷向氨纶废丝，在N2气的环境下加温到110℃并保持12小时，湿度控制在10%。所述封端型聚醚改性聚硅氧烷为氨纶废丝的质量的2%。
在熟化作用下，封端型聚醚改性聚硅氧烷吸附于氨纶废丝表面，并逐步向氨纶废丝内部扩散。氨纶废丝表面的封端型聚醚改性聚硅氧烷用以吸附油污，并在粉碎阶段除去。氨纶废丝内部的封端型聚醚改性聚硅氧烷参与参与改变氨纶纤维的性状，降低表面张力，消除气泡，减少断丝，提高氨纶纤维的稳定性。
步骤2）、在10℃左右，将氨纶废丝粉碎成纤维长度≤30mm的氨纶废丝超短纤维。
步骤3）、对氨纶废丝超短纤维进行烘干，控制水分，使氨纶废丝超短纤维的含水率在0.2%。
步骤4）、在反应釜内加入DMAC、氨纶废丝超短纤维，在50℃下反应5小时得到特性稳定的纺丝原液；所述DMAC和氨纶废丝超短纤维的质量比为3：1。
步骤5）、经过过滤、脱泡、熟成、纺丝、加捻、上油、卷绕，获得成品氨纶丝。
其余与实施例一相同，不再赘述。
实施例四：
一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法，包括以下步骤：
步骤1）、对氨纶废丝进行熟化处理，将质量分数为1%的封端型聚醚改性聚硅氧烷的水溶液雾化并喷向氨纶废丝，在N2气的环境下加温到70℃并保持17小时。所述封端型聚醚改性聚硅氧烷为氨纶废丝的质量的10%，控制湿度在35%。
步骤2）、在0℃左右，将氨纶废丝粉碎成纤维长度≤30mm的氨纶废丝超短纤维。
步骤3）、对氨纶废丝超短纤维进行烘干，控制水分，使氨纶废丝超短纤维的含水率在1.0%。
步骤4）、在反应釜内加入DMAC、氨纶废丝超短纤维，在100℃下反应10小时得到特性稳定的纺丝原液；所述DMAC和氨纶废丝超短纤维的质量比为1：1。
步骤5）、经过过滤、脱泡、熟成、纺丝、加捻、上油、卷绕，获得成品氨纶丝。
其余与实施例一相同，不再赘述。
对照组1，本对照组与实施例1相对应：
一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法，包括以下步骤：
步骤1）、采用-30℃以下低温粉碎技术，将氨纶废丝粉碎成纤维长度≤30mm的氨纶废丝超短纤维。
步骤2）、用水以及洗涤剂清洗氨纶废丝超短纤维；
步骤3）、烘干氨纶废丝超短纤维表面的分水；
步骤4）、在反应釜内加入DMAC、氨纶废丝超短纤维和助剂，在50℃下反应8小时得到特性稳定的纺丝原液；
所述DMAC和氨纶废丝超短纤维的质量比为5：1。
所述助剂包括反应终止剂、抗老剂和纤维成型剂；所述反应终止剂、抗老剂和纤维成型剂占纺丝原液的质量百分比分别为0.03%、0.03%和0.03%。
步骤5）经过过滤、脱泡、熟成、纺丝、加捻、上油、卷绕，获得成品氨纶丝。
对照组2，本对照组与实施例1相对应：
一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法，包括以下步骤：
步骤1）、对氨纶废丝进行熟化处理，在N2气的环境下加温到120℃并保持12小时，湿度控制在10%。
步骤2）、在10℃左右，将氨纶废丝粉碎成纤维长度≤30mm的氨纶废丝超短纤维。
步骤3）、对氨纶废丝超短纤维进行烘干，对含水率不做控制。
步骤4）、在反应釜内加入DMAC、氨纶废丝超短纤维，在50℃下反应5小时得到特性稳定的纺丝原液；所述DMAC和氨纶废丝超短纤维的质量比为3：1。
步骤5）、经过过滤、脱泡、熟成、纺丝、加捻、上油、卷绕，获得成品氨纶丝。
对照组3，本对照组与实施例1相对应：
一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法，包括以下步骤：
步骤1）、在10℃左右，将氨纶废丝粉碎成纤维长度≤30mm的氨纶废丝超短纤维。
步骤2）、对氨纶废丝超短纤维进行烘干，控制水分，使氨纶废丝超短纤维的含水率在0.2%。
步骤3）、在反应釜内加入DMAC、氨纶废丝超短纤维，在50℃下反应5小时得到特性稳定的纺丝原液；所述DMAC和氨纶废丝超短纤维的质量比为5：1。
DMAC，学名二甲基乙酰胺，作为溶剂使用。
步骤4）、经过过滤、脱泡、熟成、纺丝、加捻、上油、卷绕，获得成品氨纶丝。
表1是实施例1~4以及对照组1~3的成品氨纶纤维的相关技术参数：
表1参考的标准为：FZ/T 54010-2006的氨纶长丝行业标准。
从表1的分析可以得到，相对于对照组1，实施例1在保持线密度偏差率较小的同时，大幅度提高了一等品合格率，因此，实施例1的产品稳定性更好，良品率高。相对于对照组2和对照组3，对照组1的线密度变差率较小，一等品合格率较大，说明熟化以及对氨纶废丝含水率的控制两者同时使用，要比单独使用效果好，两者具有协同作用。从实施例1、实施例2、实施例3和实施例4整体可以看出，本方法提高了氨纶废丝的稳定性，从而减少了断丝等情况的发生，有效提高了氨纶丝的纺丝速度及一等品率。
本发明按照实施例进行了说明，在不脱离本原理的前提下，本装置还可以作出若干变形和改进。应当指出，凡采用等同替换或等效变换等方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）、对氨纶废丝进行熟化处理，在N2气的环境下加温并保温；
步骤1）中，对氨纶废丝进行熟化处理，将质量分数为1%的封端型聚醚改性聚硅氧烷的水溶液雾化并喷向氨纶废丝，在N2气的环境下加温到70℃~120℃并保持12~17小时；所述封端型聚醚改性聚硅氧烷为氨纶废丝的质量的2%~10%；
步骤2）、将氨纶废丝粉碎成纤维长度≤30mm的氨纶废丝超短纤维；
步骤3）、对氨纶废丝超短纤维进行烘干，并使氨纶废丝超短纤维具有一定的含水率；
步骤3）中，对氨纶废丝超短纤维进行烘干，控制水分，使氨纶废丝超短纤维的含水率在0.2%~1.0%；
步骤4）、在反应釜内加入DMAC、氨纶废丝超短纤维，得到特性稳定的纺丝原液；
步骤5）、纺丝原液经过过滤、脱泡、熟成、纺丝、加捻、上油、卷绕，获得成品氨纶丝。
2.如权利要求1所述的一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法，其特征在于，步骤2）中，氨纶废丝粉碎温度控制在0℃~10℃。
3.如权利要求1所述的一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法，其特征在于，步骤4）中，DMAC和氨纶废丝超短纤维在反应釜内的反应条件为：温度为50℃~100℃，反应时间为5~10小时。
4.如权利要求3所述的一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法，其特征在于，步骤4）中，所述DMAC为氨纶废丝超短纤维质量的1~3倍。
5.如权利要求1所述的一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法，其特征在于，步骤5）中，所述过滤采用烛式过滤器过滤，所述烛式过滤器的过滤网为400目的金属纤维烧结毡过滤网。
6.如权利要求1所述的一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法，其特征在于，步骤5）中，所述脱泡为真空脱泡，时间15~20分钟。
7.如权利要求1所述的一种干纺氨纶废丝高效再生氨纶丝的方法，其特征在于，步骤1）中，湿度控制在10%~35%。
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